8. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen – Vortrag 16 Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/ Schienenprüfung mit Phased Arrays Thomas HECKEL *, Jessica KITZE *, Wolf KLEINERT **, York OBERDÖRFER ** * BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin ** GE Sensing & Inspection Technologies GmbH, Hürth Kurzfassung Die regelmäßige Ultraschallprüfung von Eisenbahnschienen ist ein fester Bestandteil des Instandhaltungskonzeptes für das Schienennetz. Hier werden kontinuierlich zahlreiche Prüfungen mit Prüfsystemen wie zum Beispiel dem Schienenprüfgerät (SPG) durchgeführt. Bei diesen Untersuchungen stehen die Verortung und die Bestimmung der Fehlerlage und der Schädigungstiefe im Vordergrund. Beim Einsatz von konventionellen Prüfköpfen ist der Funktionsumfang begrenzt durch die Anzahl der eingesetzten Sensoren bzw. der Kanalzahl des Prüfgeräts. Die Möglichkeiten der Phased-Array-Technik bieten hier Vorteile, da der Funktionsumfang elektronisch durch das Prüfgerät gesteuert werden kann. Ergänzt um einen Wegaufnehmer bietet ein solches System zusätzlich die Möglichkeit, die Prüfergebnisse bildhaft darzustellen. Die Reichweite der Prüfsysteme hängt im Wesentlichen von dem Verbrauch des mitzuführenden Wassers, welches für die Ankopplung verwendet wird, und von der Akkulaufzeit des Ultraschallgerätes, die durch den programmierten Funktionsumfang bestimmt wird, ab. Eine Phased-Array-Prüfkopfanordung, die sowohl hinsichtlich ihres Funktionsumfangs als auch ihres Koppelmittelverbrauchs optimiert worden ist, wird vorgestellt. Im Vordergrund stehen hierbei die zusätzlichen Prüffunktionen, die durch den Einsatz der Phased-Array-Technik ermöglicht werden. 1
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Schienenprüfung mit Phased Arrays · Eine Phased-Array-Prüfkopfanordung, die sowohl hinsichtlich ihres Funktionsumfangs als auch ihres Koppelmittelverbrauchs optimiert worden ist,
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* BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
** GE Sensing & Inspection Technologies GmbH, Hürth
Kurzfassung
Die regelmäßige Ultraschallprüfung von Eisenbahnschienen ist ein fester Bestandteil des
Instandhaltungskonzeptes für das Schienennetz. Hier werden kontinuierlich zahlreiche
Prüfungen mit Prüfsystemen wie zum Beispiel dem Schienenprüfgerät (SPG) durchgeführt.
Bei diesen Untersuchungen stehen die Verortung und die Bestimmung der Fehlerlage und
der Schädigungstiefe im Vordergrund.
Beim Einsatz von konventionellen Prüfköpfen ist der Funktionsumfang begrenzt
durch die Anzahl der eingesetzten Sensoren bzw. der Kanalzahl des Prüfgeräts. Die
Möglichkeiten der Phased-Array-Technik bieten hier Vorteile, da der Funktionsumfang
elektronisch durch das Prüfgerät gesteuert werden kann. Ergänzt um einen Wegaufnehmer
bietet ein solches System zusätzlich die Möglichkeit, die Prüfergebnisse bildhaft
darzustellen.
Die Reichweite der Prüfsysteme hängt im Wesentlichen von dem Verbrauch des
mitzuführenden Wassers, welches für die Ankopplung verwendet wird, und von der
Akkulaufzeit des Ultraschallgerätes, die durch den programmierten Funktionsumfang
bestimmt wird, ab.
Eine Phased-Array-Prüfkopfanordung, die sowohl hinsichtlich ihres
Funktionsumfangs als auch ihres Koppelmittelverbrauchs optimiert worden ist, wird
vorgestellt. Im Vordergrund stehen hierbei die zusätzlichen Prüffunktionen, die durch den
Einsatz der Phased-Array-Technik ermöglicht werden.
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Schienenprüfung mit Phased Arrays
J. Kitze, T. Heckel, BAM, BerlinW. Kleinert, Y. Oberdörfer, GE Sensing & Inspection Technologies, Hürth
8. Fachtagung Zerstörungsfreie Prüfung im Eisenbahnwesen, 18.-20.3.2014, Wittenberge, Vortrag 16
Handgeführte Schienenprüfung
Schienenprüfgerät SPG 2
Schienenprüfgerät SPG 3
2
0°
70°35°70° 55° 70°35°
70°55°
ca. 1
72 m
m
0°
0°70° 70°35° 35°
Prüfanordnung bei Prüfzügen
Einschallwinkel0°, 35°, 70°
Einschallwinkel0°, 35°, 55°, 70°
Einsatz von Phased Array Technik:
1. Entwurf eines neuen Prüfkopfkonzeptes- Reduzierung der Prüfkopfanzahl- Realsierung von verschiedenen Einschallwinkeln - Minimierung der Ankoppelfläche- Realisierung neuer Prüffunktionen
2. Integration eines Wegaufnehmers- Aufnahme und Speicherung von positionsbezogenen Prüfdaten- Bildhafte Darstellung von Prüfergebnissen- Verschiedenen Betriebsmodi möglich (z.B. A-Scan, B-Scan, Sektor-Scan)
für Such- und Analysetechnik
4. Vereinfachung des Handling bei der Prüfung- weniger Bedienelemente- weniger Koppelmittelverbrauch
Projektziele SPG PA-Kopf
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SP Senkrecht-SE-Prüfkopf 2x 8 Elemente, 3 MHz
WP1, WP2 Winkelprüfkopf je 16 Elemente, 3 MHzTranswelle 25° bis 75°